Geological Bulletin of Turkey

(1)

TÜRKİYE JEOLOJİ BÜLTENİ

Geological Bulletin of Turkey

Ağustos 2007 Cilt 50 Sayı 2

August 2007 Volume 50 Number 2

ISSN 1016-9164

(2)

TMMOB

JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI Chamber of Geological Engineers of Turkey

YÖNETİM KURULU / EXECUTIVE BOARD CENGİZİsmet

YARARBAŞ Ecemiş Buket ÇAĞLAN Dündar

KURTOĞLU Çetin ALAN Hüseyin BAYRAKErcan DURMAZ Serap

Başkan/ President

İkinci Başkan / Vice President Y azman / Secretary

Sayman / Tresurer

Mesleki UygulamalarÜyesi/Member of Professional Activities Yayın Üyesi / Member of Publication

Sosyal İlişkilerÜyesi/ Member of Social Affairs

TÜRKİYE JEOLOJİ BÜLTENİ Geological Bulletin of Turkey

YayımKurulu /Publication Board

Editörler / Editors YardımcıEditör / Assistant Editor

Cemal TUNOGLU, HacettepeÜniversitesi İbrahimKadri ERTEKİN, HacettepeÜniversitesi tunay@hacettepe.edu.tr iertekin@hacettepe.edu.tr

Kadir DİRİK, HacettepeÜniversitesi İngilizce Editörü /EnglishEditor

kdirik@hacettepe.edu.tr Margaret SÖNMEZ

Yazı İncelemeKurulu / Editorial Board

ALTINER Demir (Ankara, Türkiye) BAYHAN Haşan (Ankara, Türkiye) BESBELLİ Berk (Ankara, Türkiye) BOZKURT Erdin (Ankara, Türkiye) DEMİREL İsmailHakkı (Ankara, Türkiye) GENÇYurdal (Ankara, Türkiye)

GÖKÇE Ahmet (Sivas, Türkiye) GÖKTEN Ergun (Ankara,Türkiye)

GÖNCÜOĞLU M. Cemal(Ankara, Türkiye) GÜLEÇ Nilgün (Ankara, Türkiye)

HELVACI Cahil (İzmir, Türkiye)

KARAKAYA Muazzez Çelik (Konya, Türkiye) KARAYİĞİTAli İhsan(Ankara, Türkiye) KEELINGGilbert (Staffordshire,UK) MAMEDOVMusa (Baku, Azerbaijan) NOKAMAN M. Eran (İzmir, Türkiye) NAZİK Atike (Adana, Türkiye) ÖZER Sacit (Izmir, Türkiye)

PIPIK Radovan Kyska (B. Bystrica, Slovakya)

Yazışma Adresi

TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası PK. 464 Yenişehir, 06410 Ankara Tel: (312)4343601

Faks:(312)43423 88

OKAY Aral (İstanbul, Türkiye) PAKTUNÇDoğan(Ontario,Kanada) ROBERTSON Alastair(Edinburg, UK) SAKINÇMehmet (Istanbul,Türkiye) SATIR Muharrem (Tübingen, Almanya) ŞENŞevket (Paris,Fransa)

TATAR Orhan(Sivas, Türkiye) TEKİN U. Kağan (Ankara, Türkiye) TEMELAbidin (Ankara, Türkiye) TÜYSÜZ Okan(İstanbul, Türkiye) ÜNLÜ Taner(Ankara, Türkiye)

ÜNLÜGENÇ UlviCan (Adana, Türkiye) USTAÖMER Timur (İstanbul, Türkiye) VASELLIOrlando (Florans, İtalya)

WALASZCZYK Ireneusz (Warszawa, Polonya) YALÇINHüseyin (Sivas, Türkiye)

YAVUZ Fuat (İstanbul, Türkiye) YILMAZİsmail Ömer (Ankara, Türkiye) YİGİTBAŞ Erdinç (Çanakkale, Türkiye) YÜRÜR M Tekin (Ankara, Türkiye)

Correspondence Address

UCTEA Chamber ot Geological Engineers of T URKE Y PO Box 464 Yenişehir, TR-06410 Ankara

Phone:+90312434 3601 Fax:+903124342388 E-posla: jmo@jmo.org.tr

URL www.jmo.org.tr

E-mail: jmo@jmo.org.tr URL: www.jmo.org.tr

(3)

TÜRKİYE JEOLOJİ BÜLTENİ

Geological Bulletin of Turkey

Ağustos 2007 Cilt 50 Sayı 2 August 2007 Volume 50 Number 2

ISSN 1016-9K

İÇİNDEKİLER CONTENTS KARAKAŞZ. - KARAKAŞ Ö.- VAROL B.

Sazak-Biçer (Sivrihisar KD'su) Civan Neojen (Miyosen-Pliyosen) Göl Basenindeki Kiltaşlarının Mineralojik İncelenmesi

Mineralogical Investigation of Claystone in the Neogene (Miocene-Pliocene) Lacustrine Basin of the Sazak Biçer area (NE of Sivrihisar)...57 YEŞİLOVA P.-TEKİN E.

Polatlı-Sivrihisar Neojen Havzası Üst Miyosen Evaporitlerinin Jeokimyasal ve Jeoistatistikselİncelemesi (Demirci Köyü, KD Sivrihisar-İç Anadolu)

Geochemical and Geostatistical investigation of Upper Miocene Evaporites in the Polatlı- Sivrihisar Neogene Basin (Demirci Village, NE Sivrihisar; Central Anatolia, Turkey)... 71 YILMAZ A.-KUŞÇUM.

Süleymaniye (Mihalıççık- Eskişehir) Bölgesindeki Manyezitlerin Jeolojisi ve JeokimyasalÖzellikleri

Geology and Geochemistry of Süleymaniye (Mihalıcçık-Eskişehir) Area Magnesite....95

YILMAZ A. - ÇAKIR Ö.

Yuvaköy Civarındaki Ankara Karmaşığının Petrolojik Özellikleri

Petrological Characteristics of Ankara Melange Around the Yuvaköy Region... 109

Türkiye Jeoloji Bülteni makale dizin veözleri:

GeoRef, Geotitles, Geosicience Documentation, Bibliography of Economic Geology, Geology.Geo Archive, Geo Abstract, Mineralogical Abstract, GEOBASE, BIOSIS ve ULAKBİM

Veri tabanlarında yer almaktadır.

GeologicalBulletin of Turkey isindexedandabstracted in:

GeoRef, Geotitles, Geoscience Documentation, Bibliography of Economic Geology, Geo Archive, Geo Abstract, Mineralogical Abstract, GEOBASE, BIOSIS and ULAKBIM Database

TÜRKİYE JEOLOJİ MÜHENDİSLERİ ODASI

(4)

Türkiye Jeoloji Bülteni’ne 2006 Yılında sunularak sonuçlandırılan makalelerin değerlendirilmesine Yazı inceleme Kurulu dışında katkıda bulunanlar.

ollowings are the names of the contributors in addition to the Editorial Board for reviewing of the papers submitted to the Geological Bulletin of Turkey and evaluated in 2006

CANDAN Osman (İzmir, Türkiye) ERGİN Mustafa (Ankara, Türkiye) KEREY Erdal (İstanbul, Türkiye) KUŞÇU Gonca (Muğla, Türkiye)

KÜRKÇÜOĞLU Bütan (Ankara, Türkiye) OCAKOĞLUFaruk (Eskişehir, Türkiye) ÖZERSacit (İzmir, Türkiye)

TÜRKMENOĞLU Asuman (Ankara,Türkiye) YAVUZ Erkan (Ankara,Türkiye)

(5)

Türkiye Jeoloji Bülteni Cilt 50, Sayı 2, Ağustos 2007 Geological Bulletin of Turkey Volume 50, Number 2, August 2007

Sazak-Biçer (Sivrihisar KD'su) Civarı Neojen (Miyosen-Pliyosen) Göl Basenindeki Kiltaşlarının Mineralojik İncelenmesi

Mineralogical Investigation of Claystone in the Neogene (Miocene-Pliocene) Lacustrine Basin of the Sazak- Biçer area (NE of Sivrihisar)

Zehra KARAKAŞ Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 06100 Beşevler/Ankara (karakas@eng.ankara.edu.tr)

Özge KARAKAŞ Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 06100 Beşevler/Ankara

Baki VAROL Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 06100 Beşevler/Ankara

ÖZ

Sazak ve Biçer civarındaki (KD Sivrihisar) Neojen istifi içerisinde, iki ayrı çökel sisteminde depolanan Sakarya ve Porsuk formasyonu 7 fasiyese ayrılarak incelenmiştir. 1. çökel sistemini oluşturan Miyosen yaşlı Sakarya formasyonu andezitik-bazaltik karakterli volkanitler (Alt-Orta Miyosen), kırıntılı ve karbonat fasiyesleri (Üst Miyosen) ile temsil edilir. Bu litolojik topluluğu, 2.ci çökel sistemini oluşturan Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonu çok düşük açılı uyumsuzlukla örter. Porsuk formasyonunun ana fasiyesleri konglomera-kumtaşı, yeşil renkli çamurtaşı-kiltaşı, karbonat ve gri-bej renkli jipsli çamurtaşı-kiltaşı şeklinde ayrılmıştır.

Porsuk formasyonundaki kiltaşları sahada farklı renk (kahverengi, krem-bej, beyaz, yeşil) ve litolojide (killi kireçtaşı, dolomitik kiltaşı, jipsli kiltaşı) izlenirler. Tüm havza genelinde kil parajenezi sepiyolit, paligorskit, simektit, klorit ve illit topluluğu ile temsil edilmektedir. İnceleme alanının güneyinde koyu kahverenkli ve krem- bej renkli kiltaşı ve killi kireçtaşı birimlerinde egemen kil minerali sepiyolittir. Havzanın genelinde yeşil renkli kiltaşı, jipsli kiltaşı, çamurtaşı ve marn topluluğu paligorskit, simektit, klorit ve illit parajenezi ile karakterize edilirler. Sepiyolit minerali taramalı elektron mikroskop incelemelerinde yumak şeklinde kümelenmiş lif demetleri halinde gözlenmiştir. Paligorskit minerali ise birbirine paralel olarak gelişen lif dizilimleri şeklinde izlenmiştir. Simektit minerali levhamsı yapraklardan oluşmakta olup, yer yer dalgalı yapraklar halinde peteksi doku gösterdiği belirlenmiştir.

Saha ve laboratuvar verilerine göre sepiyolit, paligorskit ve simektit mineralleri birbirlerinden bağımsız olarak yerinde çökelimle (in-situ) oluşmuşlardır. Havzadaki mineral oluşumunda tuzluluk ve alkalinite ile ortama gelen su miktarı hem bu faktörleri hem de mineral oluşumunu kontrol etmiştir. Sepiyolitler, havza kenarı bataklık ortamlarında kısmen de yağışlı koşullarda Mg ve Si zenginleşmesi sonucu oluşmuşlardır. Göl alanına detritik malzemelerden sağlanan Al getirimi paligorskit ve simektit minerallerinin oluşumunu sağlamıştır. Simektit, paligorskit ve klorit mineralleri evaporitik çamur düzlüklerinde çökelmiştir. Ayrıca, bu kil minerallerini bulunduran yeşil renkli çamurtaşı ve kiltaşları ise derin göl ortamında depolanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Neojen baseni, Paligorskit, Sepiyolit, Simektit, Sivrihisar.

(6)

Zehra KARAKAŞ - Özge KARAKAŞ - Baki VAROL

ABSTRACT

The Neogene sequence around Sazak and Biçer (NE Sivrihisar) which deposited into two different depositional systems as the Sakarya and Porsuk formations, has been studied by being divided into 7 facies. The first depositional system is the Miocene Sakarya formation, which is characterized by andesitic-basaltic volcanics (Lower-Middle Miocene), detritic and carbonate facies (Upper Miocene). The Pliocene Porsuk formation, which is the second depositional system of the lithological units, rests on this lithological group at a low angular unconformity. The main facies of the Porsuk formation are characterized by conglomerate-sandstone, green coloured mudstone-claystone, carbonate and grey-beige coloured gypsiferous mudstone-claystone.

In the field, the claystones of the Porsuk formation are characterized by different colours (brown, cream- beige, white, green) and different lithology (clayey limestone, dolomitic claystone, gypsiferous claystone). In the whole basin area, clay paragenesis is represented by sepiolite, palygorskite, smectite, chlorite and illite. In the southern part of the basin, sepiolite is the dominant clay mineral in the dark brown and cream-beige coloured claystones-limestones. In the whole basin area, green coloured claystone, gypsiferous claystone, mudstone and marl are characterized by palygorskite, smectite, chlorite and illite paragenesis. In scanning electron microscopy examinations, sepiolite minerals have been observed as ball shaped fiber bunches, palygorskite has been observed as parallel fibers, and smectite mineral is formed of flat leafs with a honeycomb texture in the form of frequent wavy leaves being detected.

According to field and laboratory data, sepiolite, palygorskite and smectite minerals must have been formed by in-situ deposition and independently of each other. During the mineral formation in the basin, salinity, alkalinity and water controlled these factors and mineral formation. Sepiolites were formed in lake margin swamp environments and also partially under humid conditions as a result of Mg and Si enrichment. Al, which originated from the detritic materials transported into the lake basin, enabled the formation of palygorskite and smectite minerals. Evaporitic mud flats served as suitable environments for the precipitation of smectite, palygorskite and chlorite. In addition, these minerals were preferentially deposited in the deep lake environment with green mudstone and claystones.

Key words: Neogene basin, Palygorskite, Sepiolite, Smectite, Sivrihisar

GİRİŞ oluşumunun stratigrafisi Bilgin (1972), mineralojisi ve oluşumu Ece ve Çoban (1990, 1994), Yeniyol Sepiyolit, paligorskit ve simektit tipi kil mineralleri, (1992, 1993), Karakaş (1992), Çoban (1993), Karakaş Neojen yaşlı gölsel birimleri oluşturan sedimanter ve Varol (1993, 1994), Gençoğlu ve İrkeç, (1994), istiflerin önemli bileşenlerindendir. Özellikle sülfat Gençoğlu (1996), Özbaş (2001), sedimantolojisi ve karbonatça zengin Neojen yaşlı göl basenlerinde ve Bellanca vd., (1993) tarafından yapılan çalışmalar ile volkanosedimanter göl ortamlarında oluşan sepiyolit, ortaya konulmuştur. Sivrihisar'ın kuzeydoğusunda paligorskit ve simektit tipi kil mineralleri gölsel yer alan Sazılar (Polatlı) yöresindeki Neojen yaşlı alandaki farklı fasiyes gelişimlerinin açıklanmasında sedimanter birimlerin mineralojik ve jeokimyasal önemli bir veri kaynağıdırlar (Isphording, 1973; özellikleri ise Türkbey (2005) tarafından Galan ve Ferrero, 1982; Jones ve Galan, 1988; Singer, incelenmiştir.

1989; Chamley, 1989; Yalçın ve Bozkaya, 1995;

Kadir vd., 2002; Akbulut ve Kadir, 2003; Karakaya Bu çalışmada, Sazak ve Biçer köyleri civarında vd., 2004). Sivrihisar Neojen göl baseni de sedimanter Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonu ile temsil edilen sepiyolit oluşumlarının yaygın olarak izlendiği gölsel istifteki farklı fasiyes gelişimlerini karakterize alanlardan biri olması nedeniyle çok sayıda eden sepiyolit, paligorskit ve simektit gibi kil araştırmacı tarafından çalışılmıştır. Özellikle minerallerinin mineralojik ve dokusal özelliklerinin Sivrihisar'ın güneydoğusundaki sedimanter sepiyolit incelenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, bu minerallere

(7)

eşlik eden diğer kil dışı mineraller belirlenerek, aleti ile Gazi Üniversitesi Malzeme bölümündeki Jeol bunların mineral birliktelikleri ile bu minerallerin 6400 LV aletinde gerçekleştirilmiştir.

birbirleriyle olan dokusal ve kökensel ilişkilerinin

ortaya konulmasına çalışılmıştır. JEOLOJİ

MATERYAL ve METOD İnceleme alanında, Neojen yaşlı birimlerin temelinde Triyas yaşlı granit ve granodiyoritlerden oluşan İnceleme alanında kil minerali (sepiyolit, paligorskit, magmatik kayaçlar ile gnays, mavi-yeşil şist, mermer simektit) içeren birimler ile havzadaki farklı fasiyes ve metadetritiklerden oluşan metamorfik kayaçlar gelişimlerinin en iyi gözlendiği yerlerden noktasal ve bulunmaktadır (Kibar vd. 1992; Kadıoğlu 1996;

7 adet ölçülü kesitler boyunca toplam 130 adet kayaç Gözler vd. 1996) (Şekil 1). Ayrıca, temel birimler örneği alınmıştır. Sahadan alınan bu örneklerin içerisinde Eosen yaşlı Mamuca formasyonu olarak mineralojik, dokusal ve petrografik özellikleri ile adlandırılan; konglomera ve kumtaşları ile temsil kayaç adlamaları Leitz marka optik mikroskop (OM) edilen sedimanter kayaçlar da yer almaktadır. Bu kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, 55 adet kayaç birimlerin tipik mostralarına çalışma alanının örneğinin (çamurtaşı, kiltaşı, killi kireçtaşı) kuzeyinde bulunan Sazak, Biçer ve Gençali köyleri mineralojik bileşimi X-Işını toz kırınım (XRD) cihazı civarında rastlanılmaktadır. İnceleme alanındaki kullanılarak belirlenmiştir. X-ışını çözümlemeleri ile temel kayalar üzerine uyumsuz olarak Neojen yaşlı tüm kayaç bileşenleri tanımlandıktan sonra yarı nicel gölsel birimler gelmektedir.

yüzdeleri de dış standart yöntemi esas alınarak

hesaplanmıştır (Brindley, 1980; Gündoğdu, 1982). Bölgede Gözler vd. (1996) tarafından yapılan Sedimantasyon yöntemi ile kil boyu bileşenleri 1/25 000 ölçekli jeoloji haritasından yararlanılarak, (<2mm) ayrılan 30 adet örneğin kil fraksiyonu çalışma alanındaki Neojen yaşlı gölsel sedimanları difraktogramları normal, etilen glikol ve fırınlama oluşturan çeşitli kayaç toplulukları litoloji, renk, fosil

0 içeriği, yanal ve düşey devamlılıklarına göre

(550 C) işlemlerinden geçirilerek elde edilmiştir. Kil

formasyon mertebesinde iki litostratigrafi birimi m i n e r a l l e r i n i n t a n ı m l a n m a s ı ( 0 0 1 ) b a z a l

şeklinde ayırtlanarak, incelenmiştir. Bunlar; iki ayrı yansımalarına göre yapılmış, pik şiddetlerinden ve

çökel sistemi içerisinde depolanan Miyosen yaşlı mineral şiddet faktörlerinden (Biscaye, 1965; Sirocko

Sakarya formasyonu ile Pliyosen yaşlı Porsuk ve Lange, 1991; Moore ve Reynolds, 1997)

formasyonudur (Şekil 1). 1. çökel sistemini oluşturan yararlanılarak kil minerallerinin yarı nicel yüzdeleri

Sakarya formasyonuna ait fasiyesler; alttan üstte hesaplanmıştır.

doğru volkanitler ile kırıntılı ve karbonat fasiyesleri olarak ayırtlanmıştır. Biçer civarında izlenen Erken- Tüm kayaç bazında yapılan ana (%) element

Orta Miyosen yaşlı volkanitler, andezit ve bazalt çözümlemeleri çoğunlukla kil mineral içerikleri

karakterli lav akmaları ile temsil edilmektedir (Şekil y ü k s e k o l a n k i l t a ş ı ö r n e k l e r i ü z e r i n d e

1) (Temel, 2001). Üst Miyosen yaşlı kırıntılı fasiyesi gerçekleştirilmiştir. Kil minerallerinin morfolojik

konglomera ve kumtaşları ile temsil edilirken, özellikleri ile diğer minerallerle olan dokusal

karbonat fasiyesi ise dolomit, kireçtaşı, kiltaşı, marn ilişkilerinin belirlenmesi amacıyla örnekler Taramalı

ve jips litolojisinde izlenmektedir (Boyraz, 2004). Bu elektron mikroskop (SEM) ile incelenmiştir.

birimler üzerinde düşük açılı uyumsuz olarak 2.ci depolanma paketini oluşturan Pliyosen yaşlı Porsuk Örneklerin XRD analizleri Rigaku D/Max-2200

formasyonu yer alır. Bu formasyon konglomera, marka XRD cihazı ile Ankara Üniversitesi Bilim ve

kumtaşı, kiltaşı, marn, jips, jipsli çamurtaşı, dolomit, Teknoloji Araştırma Uygulama Merkezi (BİTAUM)

dolomitik kiltaşı ve kireçtaşı birimlerinin birkaç kez ile MTA Genel Müdürlüğü Mineraloji Araştırma

tekrarlanmasından oluşmuştur. Porsuk formasyonuna Laboratuvarında yapılmıştır. Kiltaşlarındaki tüm

ait fasiyesler ise alttan üstte doğru konglomera- kayaç ana element çözümlemelerinde Ankara

kumtaşı, yeşil renkli çamurtaşı-kiltaşı, karbonat ve Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümündeki

gri-bej renkli jipsli çamurtaşı-kiltaşı fasiyesleri Spectro XLAB 2000 PEDXRF ve Spectro MIDEX-M

şeklinde isimlendirilmiştir (Şekil 1). İnceleme cihazları kullanılmıştır. SEM incelemeleri ise

alanında izlenen bu fasiyesler Pliyosen döneminde Kırıkkale Üniversitesi Fizik Bölümündeki JSM 5600

Sazak-Biçer (Sivrihisar KD’su) Civarı Neojen (Miyosen-Pliyosen) Göl Basenindeki Kiltaşlarının ....

(8)

Şekil 1. İnceleme alanının yer bulduru ve jeoloji haritası ( Gözler vd., 1996'dan değiştirilerek alınmıştır).

Figure 1. The location and the geological map of the study area ( Modified from Gözler et al., 1996).

havza kenarlarında kaba taneli konglomera fasiyesi, İğdecik kırmaları kesit alanlarında istifin tamamında göl düzlüğü alanlarında ise kumlu killi fasiyesler izlenen bu fasiyes, Sazak kesit bölgesinde yeşil renkli şeklinde çökelmistir. Bununla birlikte sığ göl çamurtaşı ve kiltaşı birimleri arasında mercekler alanlarında karbonatlı fasiyeslerin çökelimi şeklinde istifin taban düzeylerinde yer aldığı gerçekleşirken, derin göl alanlarında evaporitik belirlenmiştir (Şekil 1, 2). Konglomera - kumtaşı fasiyesler depolanmıştır. fasiyesinin üzerinde kiltaşı-çamurtaşı litolojisinde olan ve sahada kahverengi-yeşil ve krem renkleriyle Porsuk formasyonunun tabanında yer alan izlenen kiltaşı-çamurtaşı fasiyesi yer alır. Bu fasiyes konglomera-kumtaşı fasiyesi sahada kırmızı- üzerinde krem bej renkli dolomit-dolomitik kahverengi, kırmızı-bordo, sarımsı gri ve yeşilimsi gri kireçtaşları ile kovucu-itici karakterli diskoidal jips renkleri ile tipik olup, konglomera ve çamurtaşı kristalleri içeren krem renkli killi kireçtaşı birimlerinin birkaç kez ardalanması şeklinde izlenir birimlerinden oluşan karbonat fasiyesi yer alır. Bu (Karakaş, 2006). İnceleme alanında doğu-batı fasiyes içerisinde dolomitik seviyeler arasında doğrultusunda uzanan bu fasiyes yanal yönde batıya merceksel kahverenkli sepiyolit ile beyaz bej renkli doğru incelerek yeşil renkli çamurtaşı, kiltaşı ve gri- dolomit ve sepiyolitli dolomit oluşumları bulunur.

bej renkli jipsli çamurtaşı, kiltaşı birimleri içerisinde İnceleme alanının güneyinde Biçer kesit alanında mercek şeklinde kapanır. Özellikle Ahırköy ve karbonat fasiyesinin üzerinde gri-bej renkli jipsli

(9)

çamurtaşı-kiltaşı fasiyesi uyumlu olarak bulunur renkli jipsli kiltaşı ve çamurtaşı birimlerinden oluşur.

(Şekil 2). Buna karşın, inceleme alanının doğusunda Bazı alanlardaki çamurtaşı düzeyleri killi seviyeler ile da Güreler kesit bölgesinde renkli jipsli çamurtaşı- geçişli olarak izlenir. Çamurtaşları genelde yeşil kiltaşı fasiyesi üzerinde uyumlu olarak karbonat renkte, aralarına kısmen ince bandlar şeklinde fasiyesi yer alır. İnceleme alanı içerisinde bu şekilde dolomitik kireçtaşları girmiş vaziyette havzanın derin fasiyeslerin birbirleriyle yanal ve dikey yönde geçişler kısımlarında bulunmaktadırlar. Ayrıca, çamurtaşları göstermesi; göl alanı içerisinde Miyosen-Pliyosen arasında yer yer çok ince bantlar halinde kısmen döneminde iklimsel değişimlerin yanında tektonizma dolomitik plaket kireçtaşlarını görmek mümkündür.

ve direnaj sistemlerindeki değişimlerin paleogölün Neojen yaşlı gölsel birimler üzerinde uyumsuz olarak tuzluluğunun yanı sıra göl sınırlarındaki değişimine kırmızı-kahverenkli çakiltaşı, çamurtaşı, kumtaşı ve neden olmasından kaynaklanmış olmalıdır. Gri-bej alüvyon ile temsil edilen Kuvaterner yaşlı birimler renkli jipsli çamurtaşı-kiltaşı fasiyesi gri ve yeşil bulunur.

Şekil 2. İnceleme alanında Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonundaki litoloji ve mineraloji dağılımı.

Figure 2. Distribution of the principal lithology and clay-non-clay mineralogy of the Pliocene aged Porsuk formation in the study area.

(10)

MİNERALOJİK VE KİMYASAL tüm kayaç içerisinde dolomit, kalsit, kuvars, opal-CT, İNCELEMELER feldispat, jips, amfibol ve analsim mineralleri eşlik etmektedir (Şekil 2). İnceleme alanının kuzeyinde X-Işını İncelemeleri Sazak kesit bölgesinde istifin taban seviyelerinde egemen kil minerali simektit iken üst tarafa doğru İnceleme alanında saha gözlemlerine göre farklı renk dereceli olarak simektit- illit birlikteliği izlenmiştir.

ve litolojideki kiltaşı ve çamurtaşı örneklerinin İstifin üst seviyelerinde ise illit mineralinin hakim mineralojik bileşimleri ile kil minerallerinin cinsi ve olduğu belirlenmiştir. Buna karşın, inceleme alanının dağılımları X-Işınları kırınım (XRD) analiz yöntemi doğusunda Güreler ve Gençali kesit bölgelerinde kullanılarak belirlenmiştir. egemen kil minerali simektit ve klorit olup, bu kil minerallerine tüm kayaç içerisinde % 0-25 arasında Tüm havza genelinde belirlenen kil mineralleri karbonat (dolomit, kalsit) ve evaporit (jips) sepiyolit, paligorskit, simektit, klorit ve illittir. Bu kil mineralleri eşlik etmektedir. Birkaç örnekte de minerallerine tüm kayaç içinde dolomit, kalsit, Lüneburgite mineralinin varlığı belirlenmiştir.

feldispat, kuvars, opal-CT mineralleri ile yer yer

analsim, jips ve amfibol mineralleri de eşlik Sepiyolit minerali 12.32 A 'daki piki ile o

etmektedir. Sepiyolit minerali inceleme alanının tanımlanmış olup, etilen glikol ile muamele edilen

o 0

güneyinde Asarkale kesit alanı civarında koyu çekimlerinde 12.33 A , 550 C'de fırınlanmış kahverenkli, krem-bej renkli kiltaşı ve killi kireçtaşı örneğinde gerçekleştirilen çekimde ise 10.26 A 'daki o

istiflerinde yoğun olarak izlenmiştir (Şekil 2). Kil piki belirlenmiştir (Şekil 3A). Paligorskit minerali boyu bileşen olarak yalnızca sepiyolitli minerali havada kurutulmuş kil fraksiyonu çekimlerinde 10.64

o o o

içeren örneklerin tüm kayaç çözümlemelerinde A , etilen glikolle doyurulduğunda 10.45 A ve 550 C sepiyolit mineralinin azalma miktarına bağlı olarak ısıtıldığında ise 10.51 A 'daki piklerinde önemli bir o

dolomit mineralinin miktarında belirgin bir artışın değişim izlenmediği gözlenmiştir (Şekil 3B). Benzer olduğu da gözlenmiştir. Özellikle istifin orta pik değerlerinin gölsel oluşumlu sepiyolit ve seviyelerinde saf sepiyolit oluşumu yer alırken istifin paligorskit minerallerinde izlendiği Akbulut ve Kadir üst seviyelerinde dereceli olarak dolomitli sepiyolit ve (2003) ile Karakaya vd., (2004) tarafından yapılan dolomit şeklinde bir mineralojik zonlanma çalışmalarda da gösterilmiştir.

oluşturdukları belirlenmiştir (Şekil 2). Ayrıca,

dolomitin artış gösterdiği seviyelerde % 20 oranında Simektit minerali kil fraksiyonu normal kuvars, opal-CT ve feldispat mineralleri de çekiminde 14.45 A 'luk pik değeriyle tayin edilmiştir o

görülmüştür. (Şekil 3C). Etilen glikole tabi tutulduğunda da 16.97

o o 0

A yükseldiği ve 550 C ısıtıldığında 9.98 A 'da pik İnceleme alanında havzanın genelinde verdiği belirlenmiştir. Ayrıca, etilen glikollü

o o

paligorskit, simektit, klorit ve illit minerallerinin çekimlerde 14.2 A ve 7 A 'daki pikleri ile klorit varlığı belirlenmiştir. Özellikle Biçer ve Asarkale minerali tanımlanmıştır. İllit minerali ise normal

kesit bölgeleri ile Karacaoğlan Tepe'nin güneyinden ^o ^o

çekimlerde 10.70 A , etilen glikollü ve 550 C’de

noktasal olarak alınan yeşil renkli kiltaşı, jipsli kiltaşı o o

fırınlanmış örneklerde ise 10.09 A ve 10,14 A pik ve marn örnekleri paligorskit, simektit, klorit ve illit

değerleri ile belirlenmiştir.

parajenezi ile karakterize edilir. Bu kil minerallerine

Şekil 3. Killi birimlerin X-Işınları Difraktogramları. A. Sepiyolit (Md-4), B. Paligorskit (Kongüst-2) ve C. Simektit (SZG-1) (a: Normal, b: Etilen glikollü, c: 550 C Fırınlanmış.)0

Figure 3. X-ray diffraction pattern of A. sepiolite (Md-2), B. palygorskite (Kongüst-2) and C. smectite (SZG-1) minerals in the study area.

(a: air dried, b: ethylene glycolated, c: 550 C heated).0

(11)

dendritik-ağsal yapıda izlenmiştir. Özellikle inceleme Taramalı Elektron Mikroskop İncelemeleri

alanındaki kahverenkli sepiyolit seviyelerinde bu doku oldukça tipik olup, benzer yapı Karakaya vd., İnceleme alanında X-Işınları yöntemi ile sepiyolit,

(2004) tarafından yapılan çalışmada da gösterilmiştir paligorskit ve simektit minerallerinin yoğun olarak

(Şekil 4a). Sepiyolitlerin lif uzunlukları genellikle 2-3 izlendiği kiltaşı örneklerinin mikro morfolojileri ve

µm boyutunda iken paligorskit mineralinin lif dokusal özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile

uzunluğu 5 µm olarak izlenmiştir (Şekil 4b). İnceleme incelenmiştir. Sepiyolit ve paligorskit mineralleri lifsi

alanındaki lifsi paligorskit mineralinin mikrografında karakterleri ile tanımlanmışlardır (Jones ve Galan,

da birbirine paralel olarak gelişen lif dizilimleri 1988). Sepiyolit lifleri, paligorskit liflerinden daha

şeklinde yer aldıkları gözlenmiştir (Şekil 4b).

yassı ve karışık olmaları ile ayırt edilmiştir (Şekil 4a,

İnceleme alanındaki simektit minerali levhamsı b). Her ne kadar taramalı elektron mikroskop

yapraklardan oluşmakta olup, yer yer dalgalı görüntülerinde sepiyolit liflerinin uzunlukları

yapraklar halindeki peteksi dokuyu göstermektedir izlenebiliyorsa da bazı, durumlarda bu lifsi karakter

(Şekil 4c). İllit minerali ise ipliksi özelliği ile açıkça gözlenememiştir (Şekil 4a). Genellikle

karakteristiktir (Şekil 4c).

sepiyolit minerali yumak şeklinde kümelenmiş sepiyolit lif demetleri halinde gözlenmiştir.

Sepiyolit mineralinin EDS analizinde Si, Mg ve Yumaklaşmış liflerin tespiti taramalı elektron

Al elementlerini temsil eden pikler belirlenmiştir mikroskop görüntülerinde yanıltıcı oluşmuştur.

(Şekil 4d). Çok az oranda K ve Fe elementlerinin Yumak şeklinde izlenen sepiyolitlerde keçe yapısı ile

varlığı gözlenmiştir. Paligorskit mineralinin EDS spekturumunda sepiyolit mineraline benzer şekilde Si, Al ve Mg elementlerinin yanı sıra Ca, K ve Fe elementlerini temsil eden pikler izlenmiştir (Şekil 4e).

Paligorskit mineralinde Mg pikinin sepiyolit mineraline göre daha az şiddette olduğu buna karşın, Al elementinin pik şiddetinin oldukça fazla olduğu gözlenmiştir. Bu da paligorskit mineralinin bünyesinde % 15 'e k a d a r d e ğ i ş e n o r a n l a r d a a l ü m i n a içermesinden kaynaklanmıştır (Weaver, 1989; Galindo vd., 1996). Simektit mineralinin EDS spektrumunda Si, Al, Mg, Ca, K, Fe ve Ti elementlerinin varlığı belirlenmiştir (Şekil 4f).

Şekil 4. Sepiyolit (s) (Md-4) (a), paligorskit (p) lif demetleri (Kongüst-2) (b), levhamsı yapraklardan oluşan simektit (sm) ve ipliksi illit (i) mineralinin (SZG-1) (c) taramalı elektron mikroskop (SEM) görüntüleri ile sepiyolit (Md-4) (d), paligorskit (Kongüst-2) (e) ve simektit (SZG-1) (f) minerallerinin yarı kantitatif analiz değerleri.

Figure 4. SEM images of sepiolite (s) (Md-4) (a), palygorskite (p) fibers (Kongüst-2) (b), smectite (Sm) and illite (i) (SZG-1) (c) minerals; semi-quantitative analysis of sepiolite (Md-4) (d), palygorskite (Kongüst- 2) (e) and smectite (SZG-1) (f).

(12)

Kimyasal Analizler örnekte SiO ve MgO değerleri yüksekken, Md-5 no'lu 2

dolomitli sepiyolit örneğinde ise CaO değerinde İnceleme alanında kahverenkli, krem-bej, beyaz ve belirgin bir artışın varlığı izlenmiştir (Çizelge 1).

yeşil renkli kiltaşı, dolomitik kiltaşı, killi dolomit, Benzer şekilde paligorskit minerallerince zengin çamurtaşı birimlerinden alınan ve X-Işınları kil örneklerde de CaO değerleri oldukça yüksektir. CaO fraksiyonu analizi (XRD) ile sepiyolit, paligorskit ve değerinin yüksek olması kayaçlardaki karbonat simektit minerallerince zengin oldukları belirlenen minerallerinin varlığını ve kil-karbonat mineral örneklerin tüm kayaç kimyasal bileşimlerini birlikteliklerini göstermektedir. Bu karbonat mineral belirlemek amacıyla ana element içerikleri X-Işınları ve/veya minerallerinin varlığı sepiyolit ve paligorskit Floresans Spektrometresi (XRF) analiz yöntemi minerallerinin oluşumlarının karbonatlı birimlere

incelenmiştir. bağlı olduğuna işaret eder. Ayrıca, paligorskit

mineralince zengin olan ve Biçer kesit alanından İnceleme alanında sepiyolit ve paligorskit alınan BÇ-1a no'lu örnek ile Sep-2 ve Kongüst-2 minerallerince zengin örneklerin kimyasal analizleri no'lu noktasal olarak alınan örneklerde Al O ₂ ₃ sonucunda TiO , P O , Na O, K O ve MnO değerleri 2 2 5 2 2 değerinin sepiyolitçe zengin örneklere (Md-4 ve Md- oldukça düşüktür (Çizelge 1). Buna karşın, MgO, 5) göre daha yüksek olduğu gözlenmiştir (Çizelge 1).

Al O , Fe O ve SiO değerleri ise değişkendir. Bu 2 3 2 3 2 Bu da, Şekil 1'de görüldüğü üzere göl alanına oksit değerlerinde izlenen farklılık litolojik akarsular tarafından batıdan getirilen detritik değişikliklere bağlı olarak gelişen mineral m a l z e m e l e r i n o l u ş t u r d u ğ u m i n e r a l kompozisyonundan kaynaklanmaktadır. Bazı kompozisyonundan kaynaklanmaktadır. Sazak kesit örneklerde MgO ve SiO değerlerinin yanı sıra CaO 2 bölgesinden alınan SZG-1 no'lu yeşil renkli çamurtaşı örneğinde de MgO ve CaO değerlerinin yüksek değerinin de yüksek olması kayaçlardaki karbonat

olması da simektitce zengin örneklerdeki kil-karbonat minerallerinin varlığını işaretler. Gerçekten de,

birlikteliklerine işaret eder (Çizelge 1).

sepiyolit mineralince zengin ve Asarkale kesit bölgesinden alınan Md-4 no'lu saf sepiyolit içeren

Çizelge 1. İnceleme alanındaki sepiyolit (Md-4, Md-5), paligorskit (BÇ-1a, Sep2, Kongüst-2) ve simektit (SZG-1) minerallerince zengin farklı renk ve litolojideki çamurtaşı ve kiltaşlarının tüm kaya ana element bileşimleri (%). Md-4: Kahverenkli kiltaşı; Md-5:

Krem-bej renkli dolomitik kiltaşı; BÇ-1a: Yeşil renkli kiltaşı; Sep-2: Kahverenkli dolomitik kiltaşı; Kongüst-2: Beyaz renkli killi dolomit; SZG-1: Yeşil renkli çamurtaşı.

Table 1. Major element composition (%) of the whole rock mudstone and claystone which are different colour and lithologies dominated by sepiolite (Md-4, Md-5), palygorskite (BÇ-1a, Sep2, Kongüst-2) and smectite (SZG-1) in the study area. Md-4: Brown coloured claystone; Md-5: cream-beige coloured dolomitic claystone; BÇ-1a: Green coloured claystone; Sep-2: Brown colour dolomitic claystone; Kongüst-2: White coloured clayey dolomite; SZG-1: Cream-beige coloured mudstone.

(13)

TARTIŞMA VE SONUÇLAR Sepiyolit ve paligorskit oluşumlarının büyük bir bölümü kurak iklim kuşaklarında tuzlu ve alkalin göl Sazak ve Biçer civarındaki Neojen istifi iki farklı ortamlarında geliştiği bilinmektedir (Weaver, 1989).

çökel sisteminde depolanan Miyosen yaşlı Sakarya ve Bu alanlarda pH'ın 7'den büyük olması, ortam veya Pliyosen yaşlı Porsuk formasyonu ile temsil edilir. 2. yakın alanda Si ve Mg sağlayacak kaynakların çökel sistemini oluşturan Porsuk formasyonu bulunması aranan unsurlardan birkaçıdır (Caillere, konglomera-kumtaşı, yeşil renkli çamurtaşı-kiltaşı, 1951; Milton ve Eugster, 1959; Isphording, 1973;

karbonat ve gri-bej renkli jipsli çamurtaşı-kiltaşı Starkey ve Blackmon, 1979; Singer ve Galan, 1984;

şeklinde fasiyeslere ayrılmıştır. Bu fasiyesleri Velde, 1985; Weaver ve Beck, 1977). Ayrıca, sepiyolit oluşturan konglomera, kumtaşı, kiltaşı, çamurtaşı, yataklarının büyük bir bölümü kurak iklim jips, jipsli çamurtaşı, dolomit, dolomitik kiltaşı ve kuşaklarındaki depolanma ortamlarında görülmüştür kireçtaşı birimleri birbirleri ile birkaç kez (Mclean vd., 1972, Isphording, 1973; Singer, 1979).

tekrarlanmalı bir dizilim sundukları belirlenmiştir.

İnceleme alanı ve yakın çevresinde Pliyosen Porsuk formasyonundaki kiltaşları sahada döneminde kurak iklim şartları sürekliliğini korurken kahverenkli, krem-bej, beyaz ve yeşil renklerde bölgede dolomit ve evaporit birimleri sığ göl izlenirler. Farklı renk ve litolojideki bu kiltaşı düzlüklerinde çökelmiştir. Gölün daha derin birimlerinin havza genelinde sepiyolit, paligorskit, bölümlerinde ise yeşil renkli kiltaşları depolanmıştır.

simektit, klorit ve illit tipi kil mineral parajenezi Havza kenarı bataklık ortamlarında kısmen humid oluşturdukları belirlenmiştir (Şekil 2). İnceleme koşullar egemen hale geçerek dolomit ve yeşil killer alanının güneyinde kahverenkli kiltaşı birimlerinde içersinde sepiyolit ve paligorskit oluşumu sepiyolit mineralinin bulunmasına karşın havza gerçekleşmiştir. Sepiyolitlerin merceksi yayılımı genelinde yeşil renkli kiltaşı, jipsli kiltaşı ve çamurtaşı yanında bu seviyelerde belirginleşen organik madde örneklerinde paligorskit, simektit, klorit ve illit katılımı ve bitki izlerinin varlığı da bu ortamsal görüşü mineral birlikteliği belirlenmiştir. Sepiyolit ve desteklemektedir. Ayrıca, sepiyolit mineraline paligorskit fillosilikat tipi kil mineralleri olup, sülfat dolomitin eşlik etmesi ve dolomit birimleri arasında ve kabonatça zengin Neojen yaşlı göl basenlerinde yataklanma göstermesi de sepiyolit oluşumunu oluştukları çeşitli araştırmacılar tarafından ortaya dolomitleşmeyi takip eden evrelerde göl alanı konulmuştur (Starkey ve Blackman, 1979; Galan ve içerisinde ufak ve çevreden izole edilmiş küçük playa Ferrero, 1982; Jones ve Galan, 1988; Suarez vd., gölünde geliştiğini işaret eder. Bununla birlikte göl 1989; Chamley, 1989; Bellanca vd., 1993; Sanchez alanına su boşalımının artmasına bağlı olarak göl ve Galan, 1995; Galindo vd., 1996; Akbulut ve Kadir, suyunun Si ve Mg elementlerince zenginleşmesi 2003, Karakaya vd., 2004). İnceleme alanındaki sonucu sepiyolit yerinde çökelimle (in-situ) oluşmuş sepiyolit ve paligorskit minerallerinin de dolomit ve olmalıdır. Ayrıca, Al getiriminin arttığı evrelerde kalsit mineralleri ile birlikte bulunmaları bu sepiyolit minerali yerine paligorskit oluşmuştur.

minerallerin oluşumlarının karbonatlı minerallere Paligorskit oluşumu için sepiyolite nazaran Si ve bağlı olarak oluştuklarını göstermektedir. Sepiyolit Mg oranlarının düşük, Al oranının yüksek olduğu mineralinin koyu kahverenkli kiltaşı biriminde saf daha düşük derecede alkalen ortamlar gerektiği veya safa yakın oranlarda bulunmasına karşın, krem- yapılan çalışmalarda gösterilmiştir (Verrecchia ve Le bej ve beyaz renkli kiltaşı seviyelerinde sepiyolit Gustomer, 1996). Ayrıca, killi karbonatlı birimlere mineraline dolomit mineralinin eşlik etmesi de bu bağlı olarak simektitlerin oluştuğu Tardy vd. (1970) düşünceyi desteklemektedir. Ayrıca XRD tüm kaya ve ile Bayhan ve Yalçın (1990) tarafından yapılan kil fraksiyonu çözümlemelerinde de sepiyolit çalışmalarda da belirtilmiştir. İnceleme alanındaki mineralinin azalma miktarına bağlı olarak dolomit paligorskit ve simektit mineralleri ortamda Mg ve Si mineralinin miktarında belirgin bir artışın varlığı da zenginleşmesi ile birlikte Al katılımının da arttığını b u n u d o ğ r u l a m a k t a d ı r ( Ş e k i l 2 ) . S E M işaretler. Evaporit ağırlıklı istiflerde belirginleşen ve incelemelerinde sepiyolit, paligorskit, simektit çoğu kez de bireysel jips kristalleri ve dolomit ara mineralleri arasında herhangi bir dokusal ilişkinin seviyeleri içeren yeşil, gri-bej renkli kiltaşlarında gözlenememiş olması bu minerallerin birbirlerinden belirginleşen simektit, paligorskit ve klorit birlikteliği bağımsız olarak oluştuklarını göstermektedir. evaporitik çamur düzlükleri ile derin göl ortamlarında Sazak-Biçer (Sivrihisar KD’su) Civarı Neojen (Miyosen-Pliyosen) Göl Basenindeki Kiltaşlarının ....

(14)

depolanmıştır. Sepiyolit, paligorskit, simektit X-Ray diffraction (XRD) and scanning electron mineralleri birbirlerinden bağımsız olarak yerinde (in- microscope (SEM). Chemical analyses were carried situ) oluşurken, klorit ve illit mineralleri ise detritik out using XLab2000 and Spectro equipment.

olarak göl alanına getirilmişlerdir.

In the basin, Neogene aged lacustrine units rest KATKI BELİRTME in unconformity on the basement rocks which are Triassic aged magmatic, metamorphic rocks and an Bu çalışma, TÜBİTAK Yer Deniz ve Atmosfer Eocene aged Mamuca formation (Kibar et al., 1992;

Bilimleri Araştırma Grubu tarafından 102Y137 no'lu Kadıoğlu 1996, Gözler et al. 1996) (Figure 1). The ve Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Neogene sequence deposited into two different Müdürlüğü'nce 2003 07 45 014 no'lu projeler depositional systems as the Sakarya and Porsuk çercevesinde desteklenmiş olup, 2 ci yazarın Yüksek formations. The first depositional system, the Miocene Lisans çalışmasının bir bölümüdür. Yazarlar, aged Sakarya formation, is characterized by makaleye yapıcı eleştirileri ile katkı sağlayan andesitic-basaltic volcanics (Lower-Middle Miocene) hakemler Prof. Dr. Asuman Türkmenoğlu (ODTÜ) ve and detritic, carbonate facies (Upper Miocene). The Prof. Dr. Emel Bayhan’a (HÜ) teşekkür ederler. Pliocene aged Porsuk formation, which is the second depositional system of the lithological group, rests on EXTENDED SUMMARY these units at a low angle unconformity. This formation has come into being as a result of two Sepiolite, palygorskite and smectite type clay alternations of conglomerate, sandstone, claystone, minerals are among the important components of marl, gypsum, gypsiferous mudstone, dolomite, sedimentary sequences which form Neogene aged claystone and limestone units. The main facies of the lacustrine units. The sepiolite, palygorskite and Porsuk formation, which is represented by the second smectite type clay minerals which came into being in depositional system, are characterized by Neogene aged lacustrine basins that are rich from the conglomerate, sandstone, green coloured mudstone- point of sulphate and carbonate and in volcano- claystone, carbonate and grey-beige coloured sedimentary lacustrine environments are important mudstone-claystone (Figure 1). Quaternary aged data sources used for explaining the development of units rest in unconformity on the Neogene aged different facies in the lacustrine environments lacustrine units.

(Isphording, 1973; Galan and Ferrero, 1982; Jones

and Galan, 1988; Singer, 1989; Chamley, 1989; Claystones of the Porsuk formation are Yalçın and Bozkaya, 1995; Kadir et al., 2002; Akbulut characterized by different colours (brown, cream- and Kadir, 2003; Karakaya et al., 2004). The aim of beige, white, green) and different lithology (clayey this study is to investigate the mineralogical and limestone, dolomitic claystone, gypsiferous claystone) textural characteristics of the clay minerals like in the field. In the whole basin area, clay paragenesis sepiolite, palygorskite and smectite which is represented by sepiolite, palygorskite, smectite, characterize the different facies developments in the chlorite and illite (Figure 2). These minerals are lacustrine environments represented by the Pliocene associated with dolomite, calcite, quartz, opal-CT, aged Porsuk formation around Sazak and Biçer and feldspar minerals and sometimes gypsum, villages. Besides, by determining the other clay analcime and amphibole minerals in the whole minerals which accompany these minerals, the study samples. In the southern part of the basin, sepiolite is aims to present their mineral coexistence and the the dominant clay mineral in the dark brown and textural and original relations of these minerals with cream-beige coloured claystones and clayey each other. A total of 130 rock samples were obtained limestones (Figure 2). In the whole basin area, green from the basin, from units including clay minerals coloured claystone, gypsiferous claystone and marl (sepiolite, palygorskite, smectite), and from places are characterized with palygorskite, smectite, chlorite where different facies developments in the basin can and illite paragenesis. The sections where these are be best observed along 7 measured cross sections. not pure consist of dolomite, calcite, quartz, opal-CT, Mineralogical and petrographic properties of these feldspar, gypsum, analcime and amphibole.

samples were determined using optical microscope,

(15)

In SEM investigations sepiolite and palygorskite composition which is formed of detritic materials minerals have been described by their fibrous taken by rivers to the lake basin from the west.

characters (Jones and Galan, 1988). Sepiolite fibers

have been distinguished from palygorskite fibers as According to field and laboratory data sepiolite, they are more flat and assorted (Figure 4a, b). palygorskite and smectite minerals must have been Generally, sepiolite minerals have been observed as formed by in-situ deposition and independently of ball shaped fiber bunches. It was also observed, in a each other. During the mineral formation in the basin, micrograph of the fiber-like palygorskite mineral salinity, alkalinity and water controlled these factors found in the basin, that they exist in the form of fiber and mineral formation. Sepiolites were formed in lake series which develop in parallel to each other (Figure margin swamp environments and also partially under 4b). While the fiber length of sepiolites is generally 2- humid conditions as a result of Mg and Si enrichment.

3 µm, the fiber length of palygorskite mineral has been Al, which originated in the detritic materials observed as 5 µm (Figure 4a, b). The smectite mineral transformed into the lake basin, has enabled the in the basin is formed of flat leafs, and indicates a formation of palygorskite and smectite minerals.

honeycomb texture in the form of frequent wavy leaves Evaporitic mud flats served as suitable environments (Figure 4c). Additionally, the illite mineral is for the precipitation of smectite, palygorskite and characterized by its fiber-like quality (Figure 4c). In chlorite. In addition, these minerals were the EDS analysis, sepiolite mineral was found to be preferentially deposited in the deep lake environment formed of Si, Mg and Al (Figure 4d). The existence of with green mudstone and claystones.

small amounts of K and Fe was also observed. In an EDS spectrum of palygorskite mineral, peaks which

DEĞİNİLEN BELGELER represent Ca, K and Fe elements in addition to Si, Al

and Mg were detected. In this respect, palygorskite

Akbulut, A. ve Kadir, S., 2003. The geology and origin of mineral resembles sepiolite mineral (Figure 4e). It has sepiolite, palygorskite and saponite in Neogene been observed that the Mg peak has a lower intensity lacustrine sediments of the Serinhisar-Acıpayam in palygorskite mineral when compared to sepiolite basin, Denizli, SW Turkey. Clays and Clay

Minerals, 51, 279-292.

mineral, and the Al element is rather high in

Bayhan , E. ve Yalçın, H., 1990. Burdur gölü çevresindeki Üst palygorskite mineral. The existence of Si, Al, Mg, Ca,

Kretase-Tersiyer yaşlı sedimanter istifin tüm kayaç K, Fe and Ti elements were detected in the EDS

ve kil mineralojisi. M.T. A Dergisi, 111,73-87.

spectrum of smectite mineral (Figure 4f). Bellanca, A., Karakaş, Z., Neri, R. Ve Varol, B., 1993.

Sedimentology and isotope geochemistry of As a result of the chemical analyses of the lacustrine dolomite-evaporite deposite and a s s o c i a t e d c l a y s ( N e o g e n e , T u r k e y ) : samples from the basin which were rich in sepiolite

environmental implication. Miner. Petrogr. Acta, and palygorskite minerals it has been concluded that

XXXVI, 245- 264.

their TiO , P O , Na O, K O and MnO values are very ₂ ₂ ₅ ₂ ₂

Bilgin, H., 1972. Eskişehir ili kil imkanlarının genel ekonomik low (Table 1). MgO, Al O , Fe O and SiO values are ₂ ₃ ₂ ₃ ₂ prospeksiyon raporu, MTA Rapor No. 4708,

Ankara (yayınlanmamış).

variable. The changes in the oxide values are related

Biscaye, P. E., 1965. Mineralogy and sedimentation of recent to the variations of mineral composition of the

deep sea clay in the Atlantic Ocean and adjacent different lithologies. In addition to MgO and SiO_2,

seas and oceans. Gelogical Society of American values, CaO values being rather high in some samples Bulletin, 76, 803-832.

indicate the existence of carbonate mineral in the clay Boyraz, S., 2004. Mülk-Demirci Yöresi (Eskişehir-Sivrihisar) samples. Similarly, CaO values are also rather high in Neojen (Üst Miyosen-Pliyosen) Birimlerinin Kil Mineralojisi. A. Ü Fen Bilm. Ens. Yüksek Lisans those samples which are rich in palygorskite minerals.

Tezi, 85 s, Ankara (yayınlanmamış).

This indicates that the formation of sepiolite and

Brindley, G. W., 1980. Quantitative X-Ray Mineral Analysis of palygorskite is closely related with the carbonate

Clays: Crystal Structures of Clay Minerals and units. Moreover, it has been observed that Al O values 2 3 Their X-Ray Identification. G W. Brindley and G.

are higher in samples number BÇ-1a, Sep-2, and Brown, editors. Monograph 5, Mineralogical Kongüst-2 which are rich in palygorskite minerals Society, London, 411-438.

than in those (Md-4 and Md-5) which are rich in sepiolite minerals. This is due to the mineral

(16)

Caillere, S., 1951. Sepiolite. In G. W. Brindley, X-ray Karakaş, Z., 1992. Ballıhisar-İlyaspaşa (Sivrihisar-Eskişehir ıdentification and structures of clay minerals. güneyi) yöresinin jeolojik, petrografik ve Mineral Soc.; London, 224-233. mineralojik incelenmesi. A. Ü. Fen Bilim. Enst.

Chamley, H., 1989. Clay Formation Through Weathering. Doktora Tezi, Ankara, 184 s. (yayınlanmamış).

Chamley, H. (eds.), Clay Sedimentology, New Karakaş, Ö., 2006. Sivrihisar-Biçer Civarı Neojen (Üst

York, Springer, 21-50. Miyosen) Basenindeki Kil Parajenezlerinin

Çoban, F., 1993. Geology of the Kayakent (Eskişehir) region Ortamsal Yorumu. A. Ü Fen Bilm. Ens. Yüksek and mineralogical investigation of sepiolites in the Lisans Tezi, Ankara, 98 s. (yayınlanmamış).

area. Proc. Geol. Symp. of Suat Erk, 283-289, Karakaş, Z. ve Varol, B., 1993. Sivrihisar-İlyaspaşa civarı

Ankara Univ. Pres. sepiyolitlerinin elektron mikroskop incelemesi, A.

Ece, Ö.I. ve Çoban, F., 1990. Origin and significance of the Suat Erk Jeoloji Sempozyumu (2-5 Eylül 1991) sepiyolite beds and nodules in the Miocene Bildirileri, 303-310.

lacustrine basin, Eskişehir, Turkey. International Karakaş, Z. ve Varol, B., 1994. Sivrihisar Neojen basenindeki Earth Sciences Congress on Agean Regions gölsel dolomitlerin petrografisi ve oluşum

1 8 1 3

Proceedings I (M.Y. Savaşçın and A. H. Eronat koşullarının duraylı izotoplar (S O-S C)

eds), 234-245. yardımıyla yorumlanması. MTA Dergisi, 116, 81-

Ece, Ö. I. ve Çoban, F., 1994. Geology, occurrence, and genesis 95.

of Eskişehir sepiolite, Turkey. Clays and Clay Karakaya, N., Karakaya, M.Ç., Temel, A., Küpeli, Ş. ve

Minerals, 42, 81-92. Tunoğlı, C., 2004. Mineralogical and chemical

Galan, E. ve Ferrero, A., 1982. Palygorskite-Sepiolite clays of characterization of sepiolite occurrences at Lebriya, Southern Spain. Clays and Clay Minerals, Karapınar (Konya Basin, Turkey). Clays and Clay

30, 191-199. Minerals, 52, 4, 495-509.

Galindo, A. L., Aboud, A. B., Hach-Alı, P.F. ve Ruiz, J. C. Kibar, M. Gökten, E., Lünel, T. ve Kadıoğlu, Y.K., 1992.

1 9 9 6 . M i n e r a l o g i c a l a n d G e o c h e m i c a l Sivrihisar İntrüzif Kompleksi ve Civarının Jeoloji Characterization Of Palygorskite From Gabasa ve Petrografisi. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bülteni, (NE SPAIN). Evidence of a detrial precursor: Clay 7, 78-86.

Minerals, 31, 33-44. Mc Lean, S. A., Allen, B. L., ve Craig, J. R., 1972. The Gençoğlu, H., 1996. Eskişehir-Sivrihisar-Oğlakçı Köyü Occurence of Sepiolite and Attapulgite on the sepiyolit sahasının ait maden jeolojisi. MTA Rapor Southern high plains, Clays and Clay Minerals, 20,

No. 9858, Ankara, 33 s. (yayınlanmamış). 143-149.

Gençoğlu, H. ve İrkeç, T., 1994. Ankara-Polatlı-Türktaciri Milton, C. ve Eugster, H. P., 1959. Mineral assembleges of the sahasının maden jeolojisi. MTA Rapor No. 9487, Green River Formation. In P.H. Abelson, Ed., Ankara, 253 s. (yayınlanmamış). Researches in Geochemistry, New York, 1, 118- Gözler, M. Z., Cevher, F., Ergül, E. ve Asutay, H. J., 1996. Orta 150.

Sakarya ve güneyinin jeolojisi. MTA Rapor No. Moore, D.M. ve Reynolds, R.C., Jr., 1997 X-ray diffraction and 9973, Ankara (yayınlanmamış). the Identification and Analyses of Clay Minerals.

Gündoğdu, M.N., 1982. Neojen yaşlı Bigadiç sedimanter Oxford university Pres, Oxford, UK, 378 s.

baseninin jeolojik-mineralojik ve jeokimyasal Özbaş, Ü., 2001. Mineralogic and geochemical investigation of incelenmesi. H.Ü. Fen Bilm. Ens. Doktora Tezi, zeolite and related minerals of Mülk-Oğlakçı Ankara, 386 s. (yayınlanmamış). region, Sivrihisar. D. E. Ü. Fen Bilm. Ens.Yüksek Isphording, W. C., 1973. Discussion of the occurence and Lisans Tezi, YÖK Dökümantasyon Merkezi Rapor

origin of sedimentary palygorskite - sepiolite No:109623.

deposits. Clays and Clay Minerals, 21, 391-401. Sanchez , C. ve Galan, E. 1995. An Approach to the genesis of Jones, B. F. ve Galan, E., 1988. Palygorskite-sepiolite in palygorskite in a Neogene-Quaternary Continental hydrous phyllosiscates (Exlusive of Micas). S. W. Basin Using Principal Factor Analysis. Clay Bailey, ed., Mineral. Soc. Am., Rev. Mineral., 19, Minerals, 30, 215-238.

631-674, Washington. Singer, A., 1979. Palygorskite in Sediments Detrial, Diagenetic Kadıoğlu, Y.K., 1996. Anklavların mineral Kimyası ve or Neoformed. A Critical Review: Geol. Rund., 68,

Petrografik Özelliklerinden Yararlanılarak 996-1008.

Kökeninin İncelenmesi: Karakaya (Eskişehir) Singer, A ve Galan, E., 1984. Palygorskite-Sepiolite:

graniti. SDÜ Müh Sempozyumu, 161-170. Occurrence, Genesis and Uses. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 352 s.

Kadir, S., Baş, H. ve Karakaş, Z., 2002. Origin of sepiolite Singer A., 1989. Palygorskite and sepiolite group minerals. In and loughlinite in a Neogene volcano-sedimentary Minerals in Soil Environments (J.B. Dixon and lacustrine environment, Mihalıççık-Eskişehir, S.B. Weed, eds). Soil Society of America, Inc., Turkey. The Canadian Mineralogist, 40, 1091- 829-872.

1102.

(17)

Sirocko, F. ve Lange, H., 1991. Clay mineral accumulation in Yeniyol, M., 1993. Sivrihisar'da (Eskişehir) sedimanter- the Arabian Sea during late Quaternary. Marine diyajenetik oluşumlu yeni bir lületaşı türü. MTA

Geology, 97, 105-119. Dergisi, 115, 81-90.

Starkey, H.C. ve Blackmon, P.D., 1979. Clay mineralogy of Weaver, C. E., 1989. Clays, Muds and Shales. Development in Pleistocene lake Tecopa, Inyo County, California. sedimentology, 44. Elsevier. Amsterdam-Oxford- Geological Survey Professional Paper 1061, 34 s. New York- Tokyo, 819 s.

Suarez, M., Armenteros, I., Navarrete, J. ve Martin Pozas, J. Weaver, C. E. ve Beck, K. C., 1977. Miocene of the S. E. United M., 1989. El Yacimiento de Palygorskta de States: A model for chemical sedimentation in a Bercimuel genesis y Propiedades Tecnologicas: peri-marine environment, Sedimentary Geology,

Studia Geol., 26, 27-37. 17, 1-234.

Tardy, Y., Paquet, H. ve Millot, G., 1970. Trios modes de genese des montmorrillonites dans et les sols.

Geochim. Cosmochim. Acta, 36, 397-412.

Temel, A., 2001. Post-collisional Miocene alkaline volcanism in the Oğlakçı Region, Turkey: Petrology and geochemistry. International Geology Review, 43,

640-660. Makale Geliş Tarihi : 16 Kasım 2006

Türkbey, S. P., 2005. Sazılar (Polatlı) yöresindeki Neojen yaşlı Kabul Tarihi : 9 Ocak 2007 sedimanter birimlerin mineralojik ve jeokimyasal

incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri

Received : November 16, 2006 E n s t i t ü s ü Y ü k s e k L i s a n s Te z i , 8 6 s

Accepted : January 9, 2007 (yayınlanmamış).

Velde, B., 1985. Clay Minerals. A Physico-chemical explanation of their occurrence. Developments in Sedimantology, 40, Elsevier, Amsterdam, 427 s.

Verrecchia, E. P. ve Le Coustumer, M. N., 1996. Clay Minerals.

Occurence and genesis of palygorskite and associated clay minerals in a Pleistocene calcrete complex, Sae Boqer, Negev Desert, Israel. Clay Minerals, 31, 183-202.

Yalçın, H., ve Bozkaya, Ö., 1995. Sepiolite-palygorskite from the Hekimhan region (Turkey). Clays and Clay Minerals, 43, 705-717.

Yeniyol, M., 1992. Yenidoğan (Sivrihisar) sepiyolit yatağının jeolojisi, mineralojisi ve oluşumu. MTA Dergisi, 114, 71-84.

(18)

Türkiye Jeoloji Bülteni Cilt 50, Sayı 2, Ağustos 2007 Geological Bulletin of Turkey Volume 50, Number 2, August 2007

Pelin GÜNGÖR YEŞİLOVA Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 65080 Kampüs, Van / pelingungor@yyu.edu.tr

Erdoğan TEKİN Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 06100 Tandoğan, Ankara

Polatlı-Sivrihisar Neojen Havzası Üst Miyosen Evaporitlerinin Jeokimyasal ve Jeoistatistiksel İncelemesi (Demirci Köyü, KD Sivrihisar-İç Anadolu)

Geochemical and Geostatistical Investigation of Upper Miocene Evaporites in the Polatlı-Sivrihisar Neogene Basin (Demirci Village, NE Sivrihisar; Central Anatolia, Turkey)

ÖZ

Polatlı-Sivrihisar Neojen Havzasındaki Üst Miyosen yaşlı Sakarya formasyonu Jips Üyesi, beş farklı alt litofasiyesle temsil olur. Bunlar; a) masif yapılı ikincil jipsler, b) laminalı birincil anhidritler, c) breşik-nodüler yapılı ikincil jipsler, d) kırıntılı jipsler (jipsarenitler) ve e) şevron yapılı selenitik jipsler'dir. Bunlardan masiv jipslerdeki demirli-manganlı ara bantlar ile seyrek elementer kükürt kristallenmeleri ve laminalı birincil anhidritlerdeki stromatolitik alg yaygıları oluşum mekanizmaları açısından oldukça önemlidirler. Bu alt fasiyeslere ait farklı mineralleşme tiplerini karakterize eden jips-anhidrit örneklerinin jeokimyasal ve jeoistatistiksel açıdan değerlendirilmesi, bunların oluşumlarına kökensel bir ön yaklaşım sağlamıştır. Bunun için 24 adet farklı tipteki örneğin 13 adet ana oksit, 15 adet eser element ve 13 adet nadir toprak elementi analizi sonuçları üzerinde; element çiftlerine özgü korelasyon katsayı hesaplamaları ile istatistiksel grafik çizimleri yapılmıştır. Bu jeoistatistiksel çalışmalar sonucunda üç ana grup element birlikteliği belirlenmiştir. Bunlardan birinci grup; SiO , Al O , K O, Rb, ΣFe O , MgO, MnO, As, V, TiO , P O , Zr, Zn, Ni, Co ve Cu ile ikinci grup; Ba, ₂ ₂ ₃ ₂ ₂ ₃ ₂ ₂ ₅ Sr, Mo, Pb, W, F, Au ve Na O ve üçüncü grup; CaO ve SO element birliktelikleridir. Bu birlikteliklere göre, ₂ ₃ evaporitler içerisinde yoğun diyajenetik kil mineral sıvamaları ve/veya dolguları ile karbonatlaşmaların bulunduğu saptanmıştır. Diğer yandan jeokimyasal analizlerdeki eser element değerlerinin, evaporitik playa göl çökelme ortamı jeokimyası değerlerinden yüksek olduğu gözlenmiştir. Bunun nedeni olarak; Üst Miyosen paleo gölünün evaporitleşme sırasında zemin-tatlı su girişlerine, kısa periyotlarla değişebilen iklimsel şartlara (kuraklık ve yağış gibi), gölün izole olmuş alanlarında gelişen sınırlı indirgeyici ortam koşullarına ve depolanma sonrası etkin olan hidrotermal çözeltilere bağlı olduğu düşünülmektedir.

Üst Miyosen yaşlı Sakarya Formasyonu Jips Üyesine ait evaporitlerin jeokimyasal ve jeoistatistiksel değerlendirmesinde bunların; paleo iklimsel koşulların, dönemsel karasal volkanizmanın, depolanmayla eş zamanlı tektonizmanın ve farklı litolojilere (silisiklastik ve karbonatik gibi) sahip depolanma sistemlerinin etkin olarak geliştiği playa gölü kompleksinde çökeldiği belirlenmiştir.

Anahtar Sözcükler : Jips, Anhidrit, Ana ve Eser Elementler, Cluster Analizi, Polatlı-Sivrihisar, Türkiye.

(19)

ABSTRACT

The gypsum member of the upper Miocene aged Sakarya formation in the Polatli-Sivrihisar Neogene basin is represented by five different sub-lithofacies. These are: a) secondary massive gypsums b) primary laminated anhydrite c) secondary laminated brecciated-nodular gypsum d) clastic gypsum (gypsum arenite) and e) chevron selenitic gypsum. Among these, massive gypsum with iron-manganese bands separated by sparse sulphur crystals and primary laminated anhydrite with algal stromatolithic structures are important in respect of their formation mechanisms. The geochemical and geostatistical evaluation of different minerallization types from gypsum- anhydrite samples of these sub-facies provide evidence of their possible source of origin. For this purpose 24 samples of different types including 13 major oxides, 15 trace elements and 13 rare earth elements were analyzed and from these results the correlation coefficient values for couple elements were determined and statistical graphics were prepared. After these geostatistical studies, three main groups of elements were identified. Among these: Group-I comprised SiO , Al O , K O, Rb, ∑ Fe O , MgO, MnO, As,V, TiO , P O , Zr, Zn, Ni, Co and Cu, ₂ ₂ ₃ ₂ ₂ ₃ ₂ ₂ ₅ Group II comprised Ba, Sr, Mo, Pb, W, F, Au and Na O and Group III comprised CaO and SO combinations. These ₂ ₃ combinations commonly show excessive vug-filling diagenetic clay minerals and/or carbonization within evaporites. On the other hand, the results of geochemical analysis of trace elements show higher values than the chemistry of evaporitic playa lake sedimentary environments. The reasons for these high values are considered to be: the fact that during the evaporation process the upper Miocene paleolake was under the influence of fresh ground water input, variation in climatic conditions for a short period of time (like dryness and wetness), limited reducing environmental conditions in isolated parts of the lake and post depositional hydrothermal dissolutioning.

The geochemical and geostatistical evaluation of upper Miocene evaporites of the gypsum member of Sakarya formation have identified that these evaporites were deposited in a playa lake complex with different depositing lithologies (siliciclastics and carbonates) which were affected by paleoclimatic conditions, periodic terrestrial volcanism and syn-sedimentary tectonics.

Keywords: Gypsum, Anhydrite, Major and Minor elements, Cluster Analyze, Polatli-Sivrihisar, Turkey.

GİRİŞ Hardie, 1984; Holiday, 1970; Krauskopf ve Bird

1995; Magee, 1991; Ogniben, 1955; Orti, 1976; Orti Akdeniz kuşağı ülkelerinde özellikle Tersiyer vd., 2002; Orti et al., 2007; Palmer vd., 2004; Sinha döneminde yaygın evaporit oluşumları vardır (Hsü ve Raymahashay, 2004; Sonnenfeld; 1984; Usdowski, vd., 1973; Playa vd., 2000; Rouchy ve Caruso, 2006). 1973; Yağmurlu ve Helvacı, 1994; vb. gibi).

Ülkemizde ise bilhassa İç Anadolu Tersiyer

havzalarında (Sivas, Çankırı-Çorum, Ereğli-Ulukışla, Orta Anadolu Neojen havzaları içerisinde Tuzgölü, Haymana-Polatlı ve Beypazarı gibi) denizel oldukça geniş bir yayılıma sahip olan Polatlı- ve gölsel kökenli yaygın evaporit mostraları Sivrihisar havzası; Miyosen öncesi temel kayalar bulunmaktadır (Baysal and Ataman, 1980; Derman, (mağmatik ve metamorfik) üzerinde gelişen Miyo- 1980; Karadenizli, 1995; Karakaş ve Varol, 1994; Pliyosen evaporitik gölüne ait oldukça kalın klastik, Oktay, 1982; Palmer et al., 2004; Tekin, 1995; Varol karbonat ve evaporitik bir istif ile temsil olunur. Bu vd., 2000 ve Varol vd., 2002 vb. gibi). Dünyada gölsel istifin Orta-Üst Miyosen devrini temsil eden bölümü havzaların stratigrafisi, sedimantolojisi ve jeokimyası Sakarya Formasyonu olarak adlandırılır ve alttaki üzerine çok sayıda çalışma yapılmıştır. Bilhassa bu birimlerle uyumsuz ilişkilidir (Gözler vd., 1996).

alanlardaki birimlerin depolanma özellikleri, yanal ve İnceleme alanında bu formasyonun evaporitik düşey fasiyes değişimleri, diyajenez özellikleri ve karakterli bölümü Varol vd., (2003 ve 2005) buna bağlı olarak oluşan evaporit ve karbonat mineral tarafından Sakarya Formasyonu Jips Üyesi olarak oluşumları ayrıntılı olarak pek çok çalışmada adlandırılmış olup; yaklaşık kalınlığı 100 metre incelenmiştir (Bain, 1990; Calvo vd., 1989; Cody, civarında ve olası yaş konağı da Üst Miyosen'dir 1991; Cody ve Cody, 1998; Hardie ve Eugster, 1971; (Şekil 1). Bölgedeki evaporitler ve ekonomik kil Pelin GÜNGÖR YEŞİLOVA - Erdoğan TEKİN